原料组份对土质相似材料力学特性影响的试验研究Experimental study on effect of raw material component on mechanic property of similar soil material
王建宁,窦远明,李炳晨,朱旭曦,李景文
摘要(Abstract):
研制适合的相似材料对地质力学模型试验的顺利开展具有重要意义。通过直剪试验、无侧限抗压强度试验和室内三轴试验获得了一种软质土类材料的基本物理力学性质,借助扫描电镜对其微观形貌特征进行了分析,研究了原料组份对该材料强度特性、受力过程及破坏特征的影响规律。结果表明:原料组份变化对相似材料的物理力学参数及力学特性影响显著,洗衣液在软质土类相似材料中的应用效果较好,能够对材料的力学特性进行稳定调节,石膏、重晶石粉和膨润土均为调节材料密度的重要控制变量;洗衣液和水对材料力学参数及应力-应变曲线特征的影响最大,膨润土在材料表观特征、受力过程、破坏特征方面影响较为明显。试验结果为进一步研究地质力学模型试验中土质相似材料的力学特性和制备工作提供了参考。
关键词(KeyWords): 相似材料;地质力学模型试验;配合比;力学特性;膨胀土;多孔型混合材料;微观结构特征;土力学
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(61503201);; 河北省研究生创新资助项目(CXZZBS2017033)
作者(Author): 王建宁,窦远明,李炳晨,朱旭曦,李景文
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2018.08.024
参考文献(References):
- [1]LIU Q,LI S C,LI L P,et al.Development of geomechanical model similar material for soft rock tunnels[J].Advanced materials research,2011,168:2249-2253.
- [2]张强勇,李术才,李勇,等.地下工程模型试验新方法、新技术及工程应用[M].北京:科学出版社,2012.
- [3]LI S C,WANG H P,ZHAGN Q Y.New type geo-mechanical similar material experiments research and its application[J].Key engineering materials,2006,326(2):1801-1804.
- [4]LI Q L,ZHENG W J,WANG Y,et al.Thermal conductivity and thermal mechanism of octadecane from molecular dynamics simulations[J].Key engineering materials,2012,501(1):139-144.
- [5]HUANG F,ZHU H H,XU Q W,et al.The effect of weak interlayer on the failure pattern of rock mass around tunnel-Scaled model tests and numerical analysis[J].Tunnelling and underground space technology,2013,35:207-218.
- [6]陈志敏,冯亚松.炭质千枚岩相似材料研制[J].硅酸盐通报,2017,36(12):4234-4241.
- [7]史小萌,刘保国,肖杰.水泥和石膏胶结相似材料配比的确定方法[J].岩土力学,2015,36(5):1357-1362.
- [8]江松,黄明,付俊杰,等.岩溶桩基振动台试验中岩体相似材料的配比研究[J].工程地质学报,2017,25(3):671-677.
- [9]李刚,杨志强,高谦,等.阶段嗣后充填开采采场稳定性相似材料模型试验[J].地下空间与工程学报,2015,11(6):1477-1482.
- [10]徐钊,许梦国,王平,等.低强度相似材料参数敏感性正交试验研究[J].武汉科技大学学报,2013,36(6):435-438.
- [11]刘晓敏,盛谦,陈健,等.大型地下洞室群地震模拟振动台试验研究(I):岩体相似材料配比试验[J].岩土力学,2015,36(1):83-88.
- [12]王俊光,刘文峰,梁冰,等.软弱破碎油页岩蠕变特性相似材料实验研究[J].实验力学,2016,31(2):263-268.
- [13]李峰.乳胶水泥作为相似材料模拟软岩蠕变的实验研究[D].青岛:青岛科技大学,2012.
- [14]李媛,王永岩.沥青砂混合料新型软岩相似材料的试验研究[J].青岛科技大学学报(自然科学版),2014,35(5):510-513,519.
- [15]缪圆冰,魏雯,陈仁春,等.基于正交设计的土质相似材料配比试验研究[J].福州大学学报(自然科学版),2016,44(4):570-576.
- [16]苏杭,周海清,武松,等.边坡施工模型试验相似材料研究[J].公路工程,2016,41(2):61-71.
- [17]李丹,余敦志,王吉霖,等.基于土体相似模型试验的浅基础地基破坏机理研究[J].科学技术与工程,2017,17(9):272-278.
- [18]武伯弢,朱合华,徐前卫,等.Ⅳ级软弱围岩相似材料的试验研究[J].岩土力学,2013,34(S1):109-116.
- [19]金威,丁文其,徐前卫,等.软弱围岩特大跨度隧道模型试验技术及应用[J].现代隧道技术,2014,51(5):99-107.
- [20]窦远明,王建宁,朱旭曦,等.软弱土质类相似材料的配比试验结果分析[J].水利水电技术,2017,48(5):128-135.
- [21]中华人民共和国铁道部.铁路工程土工试验规程:TB 10102—2010[S].北京:中国铁道出版社,2011.